全 文 ：第 8? 卷 第 ? 期
4 A 2 5 年 ? 月
林 业 科 学
7;QRS6QL 7Q!ILR 7QSQ;LR
I.(T8?"S.T?
7-H3"4 A 2 5
D."! 2A322=A=UV32AA2F=8>>34A25A?2=
收稿日期! 4A24 W22 W4=# 修回日期! 4A25 WA8 W2>’
基金项目! 工业原料林树种材质材性综合评定及成熟预测技术研究$‘LA?N4A4 WA=% ’
#宋魅彦为通讯作者’
基于支持向量机$7I$%的班克松人工林
成熟材解剖性质的预测#
张\燕\宋魁彦\佟\达
$东北林业大学材料科学与工程学院\哈尔滨 29AA8A%
摘\要! \成熟材含量的高低决定木材性质的优劣"合理界定幼龄材与成熟材的分界点"准确预测成熟材材质有利
于木材高效加工利用’ 为了确定人工林班克松的成熟期和预测成熟材解剖性质"采用支持向量机$ 7I$%界定幼龄
材与成熟材的分界点"在此基础上利用幼龄材解剖性质预测成熟材解剖性质’ 结果表明! 人工林班克松幼龄材与
成熟材的分界点在树木生长的第 2> 年# 成熟期解剖性质明显优于幼龄期"变化较幼龄期平缓# 成熟预测误差低&
相关性高# 预测曲线能够体现解剖性质整体的变化趋势"但对解剖性质测试集突变点及其之后的变化情况表现
不足’
关键词! \班克松# 解剖性质# 成熟材# 预测# 支持向量机
中图分类号! 7=>2\\\文献标识码! L\\\文章编号! 2AA2 W=8>>"4A25#A? WA22? WA=
>*/7(,’("#"12&’+*/Q""7@#&’"4(,&)>*"%/*’(/0"17/601&(6E1/(6(
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\\随着天然林资源逐渐减少"世界木材资源利用
正在从天然林向人工林转变"特别是我国天然林保
护工程的实施"使优化培育人工林的理论与实践成
为林业科技工作者面临的主要研究课题"培育人工
林以获得优质木材受到世界各国森林培育和木材科
学研究者的普遍重视"已成为世界各国大量投入的
新研究领域’ 人工林生长速度快&轮伐期短"导致人
工林木材所含幼龄材比例相当高"因而其材质与天
然林木材有较大差异"突出表现在材质松软&强度
低&变异性大"这使得人工林木材的应用范围越来越
小$江泽慧等" 4A22%’ 合理界定幼龄材与成熟材"
有助于确定人工林轮伐期和天然林的更新选择"有
助于木材性质预测"为森林定向培育和集约经营提
供理论依据’ 根据树木成熟龄和幼龄期木材性质"
预测成熟期木材性质"预测模型的建立"有助于预测
定向林木培育措施对木材材质变异的影响机制"有
助于得到优良木材材质的有效经营措施"有助于深
化木材的加工和利用’
林 业 科 学 8? 卷幼龄材又称未成熟材"位于髓心附近"围绕髓
心呈柱体分布"是受顶端分生组织活动影响的形
成层 区 域 所 产 生 的 次 生 木 质 部 $刘 一 星 等"
4AA8% ’ 幼龄材是次生人工林快速生长树木中严
重影响木材品质的部分 $刘一星等" 4AA8 % "其产
生是树木正常的生理过程"幼龄材比成熟材材质
要低得多"针叶材更是如此 $李坚等" 4A22 % ’ 树
木在生长过程中"幼龄材与成熟材径向解剖性质&
物理力学和化学性质等特性的变化没有明显界
限"从髓心到树皮是一个逐渐变化的过程 $李坚
等" 4A22# RK%&+!"#$%" 4AAA% "这就为科学合理确
定二者的分界点带来一定困难’ 目前国内外学者
主要根据试验获得的原始数据"采用数学建模如
线性和非线性分段回归方程对木材径向解剖&物
理力学和化学性质进行回归和分类$L()-G*%,!"#$%
" 4AA:# $#)r!"#$%" 4AA8# Z-**-"*%!"#$%" 4A22#
6+#,0"G%!"#$%" 4A2A# _0# !"#$%" 4AA9# ;0"# !"#$%"
4AA:% "或者采用傅里叶变换对原始数据进行处
理"然后进行分类"确定幼龄材与成熟材的分界点
$;+.b%!"#$%" 4AA9% ’ 此外"还有学者采用有序聚
类最优分割法 $王金满等" 2??:# 陈广胜" 4AA: %
等统计学方法界定幼龄材与成熟材范围’ 在确定
幼龄材与成熟材界限的基础上"采用回归分析$王
金满等" 2??=# 黄荣凤等" 4AA9% &时间序列$陈广
胜" 4AA:# h%&C!"#$%" 2??:%和人工神经网络$陈
广胜" 4AA:# 祈庆钦" 4AA> %等方法"根据幼龄材
材质材性预测成熟材材质材性’ 其中"对某些变
异性较为复杂的材性指标"回归分析的拟合精度
和相关性较低# 时间序列模型预测效果明显好于
回归分析方法"但是预测误差相对较大# 神经网络
预测结果优于前二者"但无法确定输入变量的相
对贡献值"也难于对求得的数据进行统计预测$张
黎等" 4AA>% ’
随着数理统计理论和计算机编程技术的逐步
完善"时间序列分类与预测方法的种类越来越多&
应用领域越来越广"在获得精度较高&运算速度较
快&操作相对简单的分类结果与过程的同时"不需
要大 量 的 样 本’ 支 持 向 量 机 $ +#HH.*)K-,).*
B%,0"&-+" 7I$% $ 陈 永 义 等" 4AA8# 付 阳 等"
4A2A%是一种专门的小样本理论"被认为是目前针
对小样本分类&回归等问题的最佳理论"在木材科
学领域主要应用在木材表面颜色模式识别 $杨少
春" 4AA> % &木材缺陷识别 $业宁等" 4AA:# ‘# !"
#$%" 4AA?# 4A2A %和预测建模 $陈立生" 4A22 %等
方面’
本文以 49 年生$2?>:)4A2A 年%人工林班克松
$8+1A-;#1L-+#1#%为试材"以其径向解剖性质为研
究对象"采用支持向量机$ 7I$%界定幼龄期与成熟
期的分界点"并在此基础上利用幼龄期解剖性质预
测成熟期解剖性质’
2\材料与方法
EDEF试验材料
人工纯林班克松试材采自黑龙江省伊春市伊春
区林科院林业试验基地"造林初植密度 4 4:A 株*
0BW4"坡向半阴坡$磁方位角 92l%"坡度 22l"土壤
为暗棕壤"L层厚 2A ,B"土层厚 :2 ,B’ 在样地上
选取 5 株样木"每株样木在胸高处$2T5 B%钻取一
根生长锥"标明南北方向"带回实验室作为木材解剖
性质试材’
EDGF试验方法
人工林班克松木材解剖性质包括管胞长度&胞
壁率&壁腔比&管胞双壁厚&弦$径%向管胞胞腔直径
和弦$径%向管胞长宽比等’ 采用离析法 $李坚等"
4A22%测定管胞长度# 采用切片和 6a^ F9T4 彩色图
像计算机分析软件$李坚等" 4A22%测定胞壁率&壁
腔比&管胞双壁厚和弦$径%向管胞胞腔直径# 根据
管胞长度&管胞双壁厚&弦$径%向管胞胞腔直径"通
过计算得出弦$径%向管胞长宽比!
管胞弦$径% 向长宽比 O
管胞长度
弦$径% 向管胞胞腔直径 V管胞双壁厚
’
\\根据试验获得的原始数据"基于 $%)(%E=T2ATA
$X4A2A%%软件"采用 7I$进行人工林班克松成熟
材解剖性质的预测’ 由于解剖性质的量纲不同"因
此需要采用 $%)(%E 自带的归一化函数 B%HB"&B%c
对训练集和测试集的数据进行预处理"使 7I$的输
入数据限制在 A f2 区间内"减小由于量纲不同而造
成的对网络训练的影响’ 对归一化处理后的数据进
行参数寻优"在交叉验证准确率 ;I%,,#*%,G最高或
交叉验证均方误差 ;IB+-最小的情况下确定最佳
参数 ,和 ’"利用最佳参数 ,和 ’ 对 7I$进行网络
训练和分类预测’ 界定树木幼龄期与成熟期以及根
据树木成熟龄和幼龄期木材性质预测成熟期木材性
质的整体建模过程如图 2 所示’
A42
\第 ? 期 张\燕等! 基于支持向量机$7I$%的班克松人工林成熟材解剖性质的预测
图 2\7I$建模过程
Z"CT2\60-B.D-("&C/(.J,0%*)./7I$
4\结果与分析
GDEF解剖性质的变异规律
4T2T2\界定幼龄期与成熟期\由于人工林成熟期
一般在树木生长的第 2A f49 年"并且 7I$网络不
要求数据结构对称"因此人工林班克松早材解剖性
质训练集与测试集的选择及分类结果如表 2 所示’
第 2 行与第 4 行训练集的组合中"除前 :">"? 年与
后 = 年的 5 个组合获得统一的分类结果外"其他组
合没有获得有效的分类结果"不能成功界定树木幼
龄期与成熟期’ 由此可知"在早材训练集的选择上"
树木生长后 = 年及以前的木材解剖性质不作为主要
考虑对象# 5 个组合得到统一的分类结果"为树木
生长的第 2> 年’ 第 5 行与第 8 行训练集的各项组
合均获得统一的分类结果"为树木生长的第 2> 年’
第 9 行与第 : 行训练集的组合中"除 4 个组合得到
的分类结果为树木生长的第 2: 年外"其他各项组合
均获得统一的分类结果"为树木生长的第 2= 年’ 第
= 行训练集的组合得到的分类结果主要有 4 类"为
树木生长的第 2= 年和第 2> 年’
根据各项组合的分类结果可知"人工林班克松
早材幼龄期与成熟期的分界点为树木生长的第 2:"
2= 或 2> 年"即从第 2: 年开始"早材的解剖性质已
经达到成熟"但早材整体品质仍在继续上升"至第
2> 年达到正常"因此将人工林班克松早材幼龄期与
成熟期的分界点确定为树木生长的第 2> 年’
以人工林班克松木材晚材解剖性质为研究对
象"采用 7I$界定木材幼龄期与成熟期"训练集与
测试集的选择及分类结果如表 4 所示’ 第 2 f5 行
训练集的各项组合均没有获得有效的分类结果"不
能成功界定树木的幼龄期与成熟期"由此可知"在晚
材训练集的选择上"树木生长后 : 年及以前的木材
解剖性质不作为主要考虑对象’ 第 2 f5 列训练集
的组合中"除 8 项组合没有获得有效的分类结果外"
其他各项组合均获得统一的分类结果"为树木生长
的第 2> 年’ 第 8 f= 列训练集的组合中"除没有获
得有效的分类结果外"其他各项组合获得的分类结
果主要集中在树木生长的第 2A"24 和 28 年’ 由于
第 8 f= 列训练集的选择靠近髓心"而近髓心处主要
是幼龄材"其晚材解剖性质特征不显著"因此主要以
前 5 列的分类结果为主"后 8 列分类结果作为参考
与相互检验的依据’ 根据前 5 列的分类结果可知"
从树木生长的第 2> 年开始"人工林班克松晚材的解
剖性质达到正常"树木生长进入成熟期’
表 EF早材训练集与测试集的选择及分类结果"幼龄期与成熟期# !
H&5DEFH./0/)/,’("#,)&00(1(,&’("#*/0+)’0"1’*&(#(#= 0/’’/0’0/’"1/&*): B""7"<+?/#()/%.&0/J&’+*/%.&0/#
训练集 6*%"&"&C+-)
前 24 年
60-/"*+)
24 G-%*+
前 22 年
60-/"*+)
22 G-%*+
前 2A 年
60-/"*+)
2A G-%*+
前 ? 年
60-/"*+)
? G-%*+
前 > 年
60-/"*+)
> G-%*+
前 = 年
60-/"*+)
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前 : 年
60-/"*+)
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训练集
6*%"&"&C
+-)
后 > 年 60-(%)-+)> G-%*+ ) ) ) ) ) ) )
后 = 年 60-(%)-+)= G-%*+ ) ) ) 第
2> 年 2>)0
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第 2> 年 2>)0
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) 第 2> 年 2>
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后 : 年 60-(%)-+):
G-%*+
第 2> 年 2>)0
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第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
后 9 年 60-(%)-+)9
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
后 8 年 60-(%)-+)8
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2: 年 2:)0
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第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2: 年 2:)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
后 5 年 60-(%)-+)5
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
后 4 年 60-(%)-+)4
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2=U2> 年 2=U2>)0
G-%*+
第 2= 年 2=)0
G-%*+
第 2=U2> 年 2=U2>)0
G-%*+
\\%! .)/表示没有产生有效分类结果’ .)/B-%&+&.-/",)"K-,(%++"/",%)".& *-+#()+3下同 60-+%B-E-(.J3
242
林 业 科 学 8? 卷表 GF晚材训练集与测试集的选择及分类结果"幼龄期与成熟期#
H&5IGFH./0/)/,’("#,)&00(1(,&’("#*/0+)’0"1’*&(#(#= 0/’’/0’0/’"1)&’/B""7"<+?/#()/%.&0/J&’+*/%.&0/#
训练集 6*%"&"&C+-)
前 24 年
60-/"*+)24 G-%*+
前 22 年
60-/"*+)22 G-%*+
前 2A 年
60-/"*+)2A G-%*+
前 ? 年
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前 > 年
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前 = 年
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训练集
6*%"&"&C
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后 = 年 60-(%)-+)= G-%*+ ) ) ) ) ) ) )
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后 9 年 60-(%)-+)9 G-%*+ ) 第 2> 年 2>)0 第 2> 年 2>)0 ) ) ) 第 2A 年 2A)0
后 8 年 60-(%)-+)8 G-%*+ 第
2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 28 年 28)0
G-%*+
第 24 年 24)0
G-%*+
第 2A 年 2A)0
G-%*+
第 2A 年 2A)0
G-%*+
后 5 年 60-(%)-+)5 G-%*+ ) 第
2> 年 2>)0
G-%*+
第 2> 年 2>)0
G-%*+
第 24 年 24)0
G-%*+
) 第 2A 年 2A
)0
G-%*+
第 2A 年 2A)0
G-%*+
后 4 年 60-(%)-+)4 G-%*+ ) ) 第
2> 年 2>)0
G-%*+
) ) 第 2A 年 2A
)0
G-%*+
第 2AU28 年 2AU2>)0
G-%*+
4T2T4\幼龄期与成熟期解剖性质的变异规律\人
工林班克松幼龄期与成熟期主要解剖性质的测定结
果如表 5 所示’ 成熟期早晚材管胞长度&管胞长宽
比和晚材壁腔比平均值远高于幼龄期"成熟期早晚
材胞壁率和早材壁腔比平均值与幼龄期比较接近#
除早材壁腔比外"其他成熟期解剖性质的变异程度
远小于幼龄期"数值分布较幼龄期集中"二者差异显
著’ 分析其原因主要在于! 处在幼龄期的树木"其
材质材性尚未成熟"因此各项指标的实测值相对较
低&变异程度相对较大&数值分布分散# 当树木生长
进入成熟期"材质材性趋于正常"所以各项指标的实
测值相对较高&变化范围相对较小’ 同时也说明采
用 7I$能够有效确定人工林班克松幼龄期与成熟
期的界限’
表 CF幼龄期与成熟期主要解剖性质的测定结果
H&5DCFH./7/’/*4(#&’("#*/0+)’0"14&(#&#&’"4(,&)%*"%/*’(/0"1<+?/#()/J&’+*/%.&0/
指标
Q&D-c
部位
1.+")".&
均值
$-%&
标准差
7)%&D%*D D-K"%)".&
变异系数
;I$d%
样本量
7%BH(-+"r-
早材 R%*(GJ..D
幼龄材 [#K-&"(-J..D 4 5:8T=A> 99AT>9: 45T4?9 2: e5A
管胞长度 成熟材 $%)#*-J..D 5 858T=45 245T?:: 5T:A? > e5A
6*%,0-"D (-&C)0
晚材 !%)-J..D
幼龄材 [#K-&"(-J..D 4 859T88? 8?>T:98 4AT8=9 2: e5A
成熟材 $%)#*-J..D 5 25>T9:: 2A?T:42 5T8?5 > e5A
早材 R%*(GJ..D
幼龄材 [#K-&"(-J..D 58T54> 8T82A 24T>8: 2: e5A
胞壁率 成熟材 $%)#*-J..D 58T:8? AT>2? 4T5:9 > e5A
;-(J%(H-*,-&)%C-
晚材 !%)-J..D
幼龄材 [#K-&"(-J..D =>T:82 5T8>A 8T849 2: e5A
成熟材 $%)#*-J..D ==T>84 2T52? 2T:?8 > e5A
早材 R%*(GJ..D
幼龄材 [#K-&"(-J..D AT2=2 ATAA9 5T2>5 2: e5A
壁腔比 成熟材 $%)#*-J..D AT2?A ATAA8 4T4=9 > e5A
X%)"../J%().,%K")G
晚材 !%)-J..D
幼龄材 [#K-&"(-J..D 2T558 AT242 ?TA=4 2: e5A
成熟材 $%)#*-J..D 2T828 ATA45 2T:A= > e5A
弦向早材 幼龄材 [#K-&"(-J..D >5T:A2 2AT:9= 24T=8> 2: e5A
6%&C-&)"%(-%*(GJ..D 成熟材 $%)#*-J..D 222T445 5T9>5 5T442 > e5A
弦向晚材 幼龄材 [#K-&"(-J..D ?4T=>2 25T9A4 28T995 2: e5A
管胞长宽比 6%&C-&)"%((%)-J..D 成熟材 $%)#*-J..D 22?T8AA :T958 9T8=5 > e5A
6*%,0-"D (-&C)0 ).J"D)0 径向早材 幼龄材 [#K-&"(-J..D :5T82? >T?8> 28T2A? 2: e5A
X%D"%(-%*(GJ..D 成熟材 $%)#*-J..D ?5T?28 9T:5A 9T??9 > e5A
径向晚材 幼龄材 [#K-&"(-J..D 2A5T5?4 42T2>4 4AT8>= 2: e5A
X%D"%((%)-J..D 成熟材 $%)#*-J..D 25=T=9? 5T4A4 4T548 > e5A
GDGF预测成熟期解剖性质
由上可知"人工林班克松幼龄期与成熟期的分
界点为树木生长的第 2> 年"因此以前 2> 年 $幼龄
期%解剖性质作为训练集"根据其径向变异规律建
立预测模型"预测第 2? f49 年$成熟期%解剖性质’
人工林班克松早晚材管胞长度&胞壁率&壁腔
比&径$弦%向管胞长宽比等解剖性质参数选择情
况及成熟预测结果如表 8 所示"各指标的均方误
差 B+-小于 ATA2&决定系数 B4 大于 AT?2"说明采
用 7I$可以很好地对上述早晚材解剖性质进行成
442
\第 ? 期 张\燕等! 基于支持向量机$7I$%的班克松人工林成熟材解剖性质的预测
熟预测"早材管胞长度和胞壁率预测相关性高于
晚材"而晚材壁腔比预测的相关性高于早材"对于
径$弦%向管胞长宽比预测的相关性表现出径向晚
材 i弦向晚材 i弦向早材 i径向早材’
表 LF早晚材解剖性质成熟预测参数
H&5DLFH./4&’+*/%*/7(,’("#%&*&4/’/*0B(’.&#&’"4(,&)%*"%/*’(/0"1/&*):a)&’/B""7
指标
Q&D-c
部位
1.+")".&
交叉验证
均方误差
;IB+-
最佳参数 ,
@H)"B#B
H%*%B-)-*+,
最佳参数 ’
@H)"B#B
H%*%B-)-*+’
均方误差
$+-
决定系数
a-)-*B"&%)".&
,.-/","-&)B4
管胞长度 早材 R%*(GJ..D ATAA: A>= 5 ?T2>? : 2T=82 2A ATAA5 5 AT?95 4
6*%,0-"D (-&C)0 晚材 !%)-J..D ATA22 A>? A 9T4=> A AT9=8 59 ATA22 2 AT?25 :
胞壁率 早材 R%*(GJ..D ATAA9 999 8 ?T2>? : 2:TAAA AA ATAA9 : AT?== >
;-(J%(H-*,-&)%C- 晚材 !%)-J..D ATA22 2A? A 5TA52 8 8>T9A4 ?A ATA22 2 AT?8= A
壁腔比 早材 R%*(GJ..D ATA24 >?= A 2TAAA A 9T4=> AA ATA24 ? AT?A9 :
X%)"../J%().,%K")G 晚材 !%)-J..D ATAA: ??= : 5TA52 8 ?T2>? :A ATAA= A AT?>2 :
弦向管胞长宽比 早材 R%*(GJ..D ATA2A A:5 A 28=TA55 8 2T=82 2A ATA2A 2 AT?8= >
6%&C-&)"%()*%,0-"D (-&C)0 ).J"D)0 晚材 !%)-J..D ATAA9 >2A ? 5TA52 8 2T=82 2A ATAA9 > AT?:= A
径向管胞长宽比 早材 R%*(GJ..D ATAA= 24> 8 5TA52 8 2TAAA AA ATAA: 2 AT?54 8
X%D"%()*%,0-"D (-&C)0 ).J"D)0 晚材 !%)-J..D ATAA9 828 > 5TA52 8 2TAAA AA ATAA9 8 AT?=4 2
\\早晚材管胞长度和径向长宽比实测值与成熟预
测值如图 4%"E"""V所示’ 受树木立地环境的影响"
班克松早材管胞长度和径向长宽比在第 42 年突然
降低"打破了持续上升的趋势"如果仍选择前 2> 年
作为预测集"会导致预测模型的后期预测结果偏离
实际"对树木成熟期的整体预测有所影响"所以将前
44 年的实测值作为训练集"得到早材管胞长度成熟
预测误差为 8T5A:d&标准差为 8T452d"晚材成熟
预测误差为 :T5>=d&标准差为 22T?85d"早材管胞
长度成熟预测结果好于晚材"而早材管胞径向长宽
比成熟预测误差和标准差大于晚材"早材管胞径向
长宽比成熟预测结果不及晚材’ 早晚材管胞长度和
径向长宽比成熟预测结果较好"预测值与实测值偏
差不大"预测曲线能够体现早晚材管胞长度和径向
长宽比的总体变化趋势’
早晚材胞壁率&壁腔比和管胞弦向长宽比实测
值与成熟预测值如图 4,f0 所示"早材成熟预测误
差和标准差均大于晚材"晚材成熟预测结果好于早
材’ 早晚材胞壁率和管胞弦向长宽比的预测值与实
测值偏差不大"获得了较好的成熟预测结果"预测曲
线能够体现早晚材胞壁率和管胞弦向长宽比的总体
变化趋势’ 早材壁腔比前 2> 年$幼龄期%的预测结
果较好"预测值与实测值偏差不大"预测曲线能够体
现幼龄期壁腔比的上下波动# 第 2? f49 年成熟期
的预测值偏离实测值较远"其原因主要在于! 训练
集选取的截止点为第 2> 年"而第 2? f49 年的早材
壁腔比变化波动范围较大"预测曲线按照前 2> 年的
整体变化趋势进行预测"未能考虑到第 2? f49 年的
局部上下波动变化趋势"因此预测值虽然接近实测
值"但却产生相反的变化趋势’ 髓心处早晚材管胞
腔径差异不明显"早材也表现出较厚的腔壁"这样就
使髓心处的胞壁率较大"从图 4,中可以观察到前 5
年的胞壁率较大"而在 5 年后表现出和壁腔比相同
的变化趋势’
成熟预测结果的准确性受训练集截止点选取的
影响"若在训练集截止点前后没有出现突变点"则可
获得较好的成熟预测结果# 若在训练集截止点前后
出现突变点"在 7I$模糊训练的过程中就会考虑到
突变点的存在而影响整体预测的准确性’ 所以"在
截止点的选择上"可以根据实际情况调整截止点的
位置"从而保证整体结果的准确性’
5\结论
2% 采用 7I$能够有效确定人工林班克松幼龄
期与成熟期的界限"界定结果为第 2> 年"即从树木
生长的第 2> 年开始"早晚材的解剖性质成熟"木材
品质达到正常’ 在界定幼龄期与成熟期的过程中"
早材训练集的选择以树木生长前 : f24 年和后 4 f
: 年的解剖性质为主# 晚材训练集的选择以树木生
长前 2A f24 年和后 4 f9 年的解剖性质为主"前
: f?年和后 4 f9 年的解剖性质为辅"其他时间段的
解剖性质不作为训练集主要选择对象’ 除晚材胞壁
率外"其他成熟期解剖性质实测值的平均值高于幼
龄期# 除早材壁腔比外"其他成熟期解剖性质实测
值的变异程度远小于幼龄期"数值分布较幼龄期
集中’
4% 根据人工林班克松的成熟龄和幼龄期解剖
性质的径向变异规律"采用 7I$建立回归模型"根
据模型可以对其解剖性质进行成熟预测"成熟预测
误差低&相关性高# 除管胞长度和早材胞壁率外"对
542
林 业 科 学 8? 卷图 4\早晚材解剖性质实测值与成熟预测值
Z"CT4\60-B-%+#*-D K%(#-%&D B%)#*-H*-D",)".& ./%&%).B",%(H*.H-*)"-+./-%*(G%&D (%)-J..D
于其他解剖性质"晚材成熟预测结果好于早材’ 预
测曲线是平滑曲线"能够体现解剖性质整体的变化
趋势"但对环境变化引起的局部高低起伏的变化情
况表现不足’ 成熟预测结果高低取决于训练集截止
842
\第 ? 期 张\燕等! 基于支持向量机$7I$%的班克松人工林成熟材解剖性质的预测
点前后的解剖性质"如果训练集截止点前后的解剖
性质没有降低或升高的突变"那么成熟预测结果较
好# 如果训练集截止点前后的解剖性质存在显著的
降低或升高突变"那么成熟预测只能按照训练集原
有的趋势进行预测"不能表现出突变点的变化"从而
出现 4 种情况! 或者能够正确预测成熟期解剖性质
的变化趋势&但预测误差相对较大# 或者预测误差
较小&但预测趋势与成熟期解剖性质的变化趋势
相反’
参 考 文 献
陈广胜34AA:3基于神经网络的人工林落叶松木材材质预测研究3
哈尔滨!东北林业大学博士学位论文3
陈立生34A223基于支持向量机的木材干燥预测控制技术3哈尔滨!
东北林业大学博士学位论文3
陈永义"俞小鼎"高学浩"等34AA83处理非线性分类和回归问题的
一种新方法$Q%)))支持向量机方法简介3应用气象学报" 29
$5% ! 589 W5983
付\阳"李昆仑34A2A3支持向量机模型参数选择方法综述3电脑知
识与技术" :$4>% ! >A>2 W>A>93
黄荣凤"鲍甫成"张冬梅34AA93杨树材性成熟龄模型的建立及树体
内幼龄材的分布3林业科学" 82$5% ! 2A5 W2A?3
江泽慧"姜笑梅34A223木材结构与其品质特性的相关性3北京! 科
学出版社3
李\坚"郭明辉"赵西平34A223木材品质与营林环境3北京! 科学
出版社3
刘一星3赵广杰34AA83木质资源材料学3北京! 中国林业出版社3
祈庆钦34AA>3基于神经网络的人工林油松木材径向解剖特性预测
研究3呼和浩特!内蒙古农业大学硕士学位论文3
王金满"刘一星"李\坚32??:3人工林长白落叶松木材材质早期预
测模式$Q%)))材性变异&幼龄期与成熟期的界定3东北林业大
学学报" 48$9% ! :9 W=23
王金满"李\坚"刘一星32??=3人工林长白落叶松木材材质早期预
测模式$QQ%)))材质早期预测与木材品质评价3东北林业大学
学报" 49$4% ! 48 W4>3
杨少春34AA>3木材表面颜色模式识别方法的研究3哈尔滨!东北林
业大学硕士学位论文3
业\宁"王厚立"徐兆军"等34AA:3基于支持向量机的木材缺陷识
别3计算机应用与软件" 45$8% ! 5 W93
张\黎"赵荣军"费本华34AA>3人工林木材材性预测研究进展3西
北林学院学报" 45$4% ! 2:A W2:53
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!责任编辑\石红青"
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